Lachgas ist nach Kohlendioxid und Methan das drittwichtigste Treibhausgas. Zudem ist es derzeit die Hauptursache für die Zerstörung der Ozonschicht. Lange wurde der Anteil der Kläranlagen an den Lachgas-Emissionen stark unterschätzt. Forschende der Eawag konnten vor kurzem zeigen, dass rund ein Fünftel aller Lachgas-Emissionen in der Schweiz aus Kläranlagen stammen. Es kann sowohl in der biologischen Reinigungsstufe als auch bei der Faulwasserbehandlung und der Verbrennung von Klärschlamm entweichen.

Faulwasserbehandlung verbessert Stickstoffentfernung

Ein Team aus Fachleuten des Amtes für Abfall, Wasser, Energie und Luft des Kantons Zürich (AWEL) hat zusammen mit Adriano Joss, Gruppenleiter in der Abteilung Verfahrenstechnik des Wasserforschungsinstituts Eawag nun die Emissionen aus der Faulwasserbehandlung genauer unter die Lupe genommen. Die Behandlung von Faulwasser mit dem so genannten Anammox-Verfahren wurde in den letzten Jahren in einer Reihe von Schweizer Kläranlagen eingeführt, um die Stickstoffentfernung aus dem Abwasser zu optimieren und damit die Belastung der Gewässer zu reduzieren. Beim Anammox-Verfahren wird Ammonium mit Nitrit zu elementarem Stickstoff umgewandelt, der unproblematisch ist und in die Luft entweicht. Je nach Kläranlage läuft der Prozess entweder in einem einzigen Reaktor ab oder – in einer optimierten Variante – in zwei getrennten Reaktoren.

Da die Vorgaben für die Stickstoffentfernung in den nächsten Jahren noch verschärft werden sollen, wird auch die Anzahl der Kläranlagen mit Faulwasserbehandlung zunehmen. Daher wollten die Fachleute genauer wissen, ob dieses Verfahren relevante Lachgasmengen freisetzt und ob es dabei Unterschiede gibt zwischen dem ein- und dem zweistufigen Verfahren. Dafür beprobten sie in 12 Schweizer Kläranlagen die Abluft der Faulwasserbehandlungen. Bei zwei der Anlagen wurden neben diesen Stichproben ausserdem Langzeitmessungen durchgeführt.

Höhe der Lachgas-Emissionen legt Behandlung der Abluft nahe

Die kürzlich in der Fachzeitschrift Aqua & Gas veröffentlichten Ergebnisse zeigen, dass die Lachgas-Emissionen aus der Faulwasserbehandlung zeitlich stark variieren. Daher braucht es für genaue Aussagen eine genügend hohe Anzahl an Proben bzw. Messungen über eine längere Periode hinweg. Bei den in der Studie untersuchten Anlagen waren die Emissionen beim ein- bzw. beim zweistufigen Verfahren ähnlich hoch: Zwischen 1.8 und 3.4 Prozent des im Faulwasser enthaltenen Stickstoffs wurden als Lachgas emittiert. Die Faulwasserbehandlung trägt damit rund 8% zu den gesamten Treibhausgas-Emissionen einer Kläranlage bei. Aus Sicht der Fachleute legen diese Werte eine Behandlung der Abluft zur Entfernung des Lachgases nahe. 

In einer separaten Studie hat Adriano Joss daher zusammen mit der Firma Infraconcept abgeklärt, welche Technik sich zur Abluftbehandlung eignen würde. Dabei kristallisierte sich heraus, dass die Verbrennung der Abluft am besten geeignet ist – entweder durch eine so genannte regenerative thermische Oxidation oder durch die Mitverbrennung in einer Kehricht- oder Schlammverbrennungsanlage.